JP2015051378A - ｎ次回旋構造体並びに無限回旋構造体及びその製造方法並びにその利用 - Google Patents
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Abstract
【課題】体積に対する表面積の比が十分に大きい構造体及びその製造方法を提供すること、並びに、当該構造体を触媒、フィラメント、電極、熱交換器、その他広範な用途に有効利用することを課題とする。【解決手段】既に常螺旋から成る一次回旋体１を線条とみなして回旋して二次回旋体２を形成し、以後同様に、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を反復することを特徴とする。好ましくは、前記ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を、製作される回旋構造体がフラクタル構造になるまで無限次反復する。【選択図】図３
Description
本発明は、ｎ次回旋構造体並びに無限回旋構造体及びその製造方法並びにその利用に関するものであり、より詳細には、体積に対する表面積の比を限りなく大きくすることができ、触媒、フィラメント、電極、熱交換器、その他広範な用途に利用可能な回旋構造体及びその製造方法並びにその利用に関するものである。
例えば、触媒を例にとると、従来、均一系触媒としては錯体触媒が、また、不均一系触媒としては固体触媒が知られており、且つ、用いられている。しかし、触媒や阻害剤の中には溶媒と均一に混合して拡散してしまうものがあり、また、粉末が凝集して反応面積が制限されてしまうという問題がある。
また、従来のフィラメントとしては、線条構造、単コイル構造、あるいは、二重コイル構造のもの等が知られている。しかし、これらの構造のフィラメントの場合は、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化並びに効率化の点においても限界がある。
また、従来の電極としては、線状構造、あるいは、板状構造のもの等が知られている。しかし、これらの構造の電極の場合は、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化並びに効率化の点においても限界がある。
更に、従来の熱交換器としては、線状構造、あるいは、板状構造のもの等が知られている。しかし、これらの構造の熱交換器の場合も、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化並びに効率化の点においても限界がある。
上述したように、例えば、従来の触媒の場合には、触媒や阻害剤の中には溶媒と均一に混合して拡散してしまうものがあり、また、粉末が凝集して反応面積が制限されてしまうという問題があり、従来構造のフィラメントの場合は、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化並びに効率化の点において限界があり、従来構造の電極の場合は、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化にも上限があり、更に、従来構造の熱交換器の場合も、体積に対する表面積の比に限界があるため、小型化並びに効率化の点においても限界があるといった問題があった。
本発明者は、これらの問題はいずれも、体積に対する表面積の比が十分に大きくないことに起因するとの知見の下に本発明をなしたものであって、本発明の課題は、体積に対する表面積の比が十分に大きい構造体及びその製造方法を提供すること、並びに、当該構造体を触媒、フィラメント、電極、熱交換器、その他広範な用途に有効利用することにある。
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様に、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を無限次反復することを特徴とする無限回旋構造体の製造方法である。好ましくは、前記ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を、製作される回旋構造体がフラクタル構造になるまで無限次反復する。
上記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様に、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を無限次反復することにより製造された無限回旋構造体である。好ましくは、前記無限回旋構造体は、前記ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を無限次反復されることによりフラクタル構造にされる。
上記課題を解決するための請求項５に記載の発明は、触媒として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の触媒への利用である。
上記課題を解決するための請求項６に記載の発明は、フィラメントとして利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体のフィラメントへの利用である。
上記課題を解決するための請求項７に記載の発明は、電極として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の電極への利用である。
上記課題を解決するための請求項８に記載の発明は、熱交換器として利用可能な素材やそれを用いた通液管や通気管から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の熱交換器への利用である。
本発明は上記のとおりであって、本発明に係る回旋構造体は、既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様の方法で、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成していく方法を無限次反復して形成されるため、極めてフラクタルな構造となって、体積に対する表面積の比が十分に大きい構造体が得られ、しかもその比率は、単に回旋次数を増すというシンプルな方法で無限に増大させていくことができる効果がある。そして、この極めてフラクタルな構造の無限回旋構造体は、体積に対する表面積の比が十分に大きい構造体が必要となる多方面の分野において広く利用し得るものである。
請求項５に記載の発明においては、触媒として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作した回旋構造体を触媒に利用するものであるため、例えば、当該回旋構造体を気体に接触した場合、また、液体に浸漬した場合、当該気体や液体が接触する表面積が非常に大きいために効率よく触媒作用を果たすことができ、以て、触媒を用いての処理・反応効率を格段に向上させ得る効果がある。
請求項６に記載の発明においては、フィラメントとして利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作した回旋構造体をフィラメントに利用するものであるため、フィラメントとしての機能を効率よく果たし得る効果がある。
請求項７に記載の発明においては、電極として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作した回旋構造体を電極に利用するものであるため、体積に対する表面積の比に上限がなくなり、以て、電極の小型化並びに効率化が図れ、更に、電極を少ない金属量で製造できて経済的なる効果がある。
請求項８に記載の発明においては、熱交換器として利用可能な素材やそれを用いた通液管や通気管から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作した回旋構造体を熱交換器に利用するものであるため、体積に対する表面積の比に上限がなくなり、以て、小型で効率よく、気体、液体を問わずに利用可能な熱交換器が得られる効果がある。
本発明を実施するための好ましい形態について、添付図面に依拠して説明する。本発明に係る回旋構造体は、既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様の方法で、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成していく方法を無限次反復して形成されるものである。
図１は、本発明に係る回旋構造体の製作過程（二次回旋段階）を示すもので、そこに示されるように、本発明に係る回旋構造体の製造に際しては、先ず、既に常螺旋から成る一次回旋体１を用意し、これを線条とみなして回旋して二次回旋体２を形成する。この二次回旋段階においては、二次回旋体２は、概ね、外観上比較的均一な形状の巻回単位が連続する態様を呈する（図１、２参照）。
次いで、二次回旋体２を線条とみなして回旋して三次回旋体３を形成し、その後同様にして四次回旋体４、五次回旋体と回旋段階を無限次に進め、最終的に無限回旋構造体を得る。一次回旋体１の材質、直径、回旋方向等にもよるが、通例、三次回旋体３辺りまでは、外観上比較的均一な形状の巻回単位が連続する態様を呈するが、四次回旋体４になると、次第にその均一性が失われてランダムな巻回態様となり（図３参照）、以後回旋が進むに従いフラクタル状態に近づいていき、最終的には極めてフラクタルな状態となる。本発明においては、このフラクタルな状態になるまで無限次回旋させることを企図している。
かくして得られる極めてフラクタルな構造の無限回旋構造体は、体積に対する表面積の比が極めて大となるので、体積に対する表面積の比が十分に大きい構造体が必要とされる多方面の分野において有効利用可能となる。
＜利用例１＞
本発明に係る回旋構造体は、触媒として利用可能な素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、触媒に利用することができる。例えば、一時回旋体１としてタングステン製コイルを用い、これをｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して当該回旋構造体を製造し、これを化学蒸着のための熱触媒として利用することが考えられる。元々回旋構造体は一次回旋体１から構成されていて、一端から他端までひとつながりであるため、両端を電極とし、全体に通電して熱触媒とすることができる。
本発明に係る回旋構造体は、触媒として利用可能な素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、触媒に利用することができる。例えば、一時回旋体１としてタングステン製コイルを用い、これをｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して当該回旋構造体を製造し、これを化学蒸着のための熱触媒として利用することが考えられる。元々回旋構造体は一次回旋体１から構成されていて、一端から他端までひとつながりであるため、両端を電極とし、全体に通電して熱触媒とすることができる。
このように通電可能であるところから、種々の計測をしながら、化学反応を制御することが可能となる。なお、触媒として利用する場合、一次回旋体１として、金属芯線の周囲に、白金、ロジウム、レニウム、ニッケル、チタン、マグネシウム、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タングステン等の触媒物質を担持させたものを利用することができ、合金、無機化合物、また、有機化合物を当該回旋構造体にしたもの等を用いることもできる。
＜利用例２＞
本発明に係る回旋構造体は、フィラメントとして利用可能なタングステン等素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、照明器具のフィラメントとして利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、フィラメントの小型化、効率化を図ることができる。また、この場合のフィラメントは、少ない金属量で製造できて経済的である。
本発明に係る回旋構造体は、フィラメントとして利用可能なタングステン等素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、照明器具のフィラメントとして利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、フィラメントの小型化、効率化を図ることができる。また、この場合のフィラメントは、少ない金属量で製造できて経済的である。
＜利用例３＞
本発明に係る回旋構造体は、電極として利用可能な素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、化学電池の電極として利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、電池の小型化、効率化を図ることができる。また、この場合の電極は、少ない金属量で製造できて経済的である。更に、気体、液体を問わずに利用可能な電極が得られる。
本発明に係る回旋構造体は、電極として利用可能な素材から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、化学電池の電極として利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、電池の小型化、効率化を図ることができる。また、この場合の電極は、少ない金属量で製造できて経済的である。更に、気体、液体を問わずに利用可能な電極が得られる。
＜利用例４＞
本発明に係る回旋構造体は、熱交換器として利用可能な素材やそれを用いた通液管や通気管から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、放熱装置として利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、放熱装置の小型化、効率化を図ることができる。
本発明に係る回旋構造体は、熱交換器として利用可能な素材やそれを用いた通液管や通気管から成る一次回旋体１をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製作することにより、例えば、放熱装置として利用することができる。この場合、線条の体積に対する表面積の比に上限がなくなるため、放熱装置の小型化、効率化を図ることができる。
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明し、また、本発明に係るｎ次回旋構造体、好ましくは、無限回旋構造体の利用例として、触媒、フィラメント、電極、熱交換器を挙げたが、それらはあくまで代表例の例示であるに過ぎない。即ち、従前の構造をｎ次回旋構造、好ましくは、無限回旋構造に置き換えることにより、効率を格段に向上させ、また、小型化を実現し得る分野は多々あり、この発明の精神と範囲に反することなく、それらの分野においてそれぞれ異なる実施形態を構成することができることは言うまでもない。
例えば、ｎ次回旋構造体や無限回旋構造体の両端点を繋ぎ合わせてトロイダル構造を形成しての利用、また、ｎ次回旋構造体や無限回旋構造体のｎ重螺旋構造を形成しての利用が可能である。従って、この発明は、添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
１ 一次回旋体
２ 二次回旋体
３ 三次回旋体
４ 四次回旋体
２ 二次回旋体
３ 三次回旋体
４ 四次回旋体
Claims (8)
- 既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様に、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を反復することを特徴とする回旋構造体の製造方法。
- 前記ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を、製作される回旋構造体がフラクタル構造になるまで無限次反復する、請求項１に記載の回旋構造体の製造方法。
- 既に常螺旋から成る一次回旋体を線条とみなして回旋して二次回旋体を形成し、以後同様に、ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法を反復することにより製造された回旋構造体。
- 前記ｎ次回旋体を線条とみなして回旋して（ｎ＋１）次回旋体を形成する方法が無限次反復されることによりフラクタル構造にされた、請求項３に記載の回旋構造体。
- 触媒として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の触媒への利用。
- フィラメントとして利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体のフィラメントへの利用。
- 電極として利用可能な素材から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の電極への利用。
- 熱交換器として利用可能な素材やそれを用いた通液管や通気管から成る一次回旋体をｎ次回旋、好ましくは、無限次回旋して製造した請求項３又は４に記載の回旋構造体の熱交換器への利用。
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2012
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